DE102016002899A1 - (Natural draft) firebox with improved burnout - Google Patents

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    • F23C3/006—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion
    • F23C3/008—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion for pulverulent fuel

Abstract

Die Erfindung betrifft eine besondere Ausgestaltung von Feuerräumen, bei der durch eine spezielle Führung der Luftzufuhr sowohl Verbrennungsluft als auch Feuerungs- und Rauchgase in eine Rotationsströmung gezwungen werden, was den Ausbrand der Feuerungsgase stark verbessert und die Emission von Schadstoffen reduziert. Die Luftzufuhr erfolgt über den Umfang und die Höhe des Feuerraums verteilt, wobei die Primärluft (Glutbett) in einen radialen und/oder tangentialen Anteil aufgeteilt ist, während die übrige Sekundärluft in der Flammen- und Ausbrandzone rein tangential zugeführt wird. Die tangentiale Zufuhr erfolgt hierbei nicht an der Wand entlang, sondern orientiert sich an einem Kreisumfang, der kleiner ist als die lichte Weite des Brennraumquerschnitts. Die Rotation der gasförmigen Bestandteile führt dabei zur Vorwärmung der Verbrennungsluft durch Entlangstreichen an der Brennkammerwand, Verbesserung der Wärmeübertragung durch Wirbelbewegung, Scheibenspülung, Zentrierung der Flamme in der Brennkammermitte und damit der Vermeidung des Wandkontakts sowie zur Erhöhung der Verweilzeit. Die anteilig radiale Luftzufuhr in das Glutbett dient der Vermeidung von Luftmangel im Flammenzentrum. Eine zusätzliche Vorwärmung der Verbrennungsluft erfolgt durch Anordnung der Luftkanäle in oder hinter der Feuerfestausmauerung.The invention relates to a particular embodiment of fire chambers, in which combustion air as well as combustion and flue gases are forced into a rotational flow by a special guide the air supply, which greatly improves the combustion of the combustion gases and reduces the emission of pollutants. The air supply is distributed over the circumference and the height of the combustion chamber, wherein the primary air (ember bed) is divided into a radial and / or tangential portion, while the remaining secondary air is supplied purely tangentially in the flame and Ausbrandzone. The tangential supply does not take place along the wall, but is based on a circumference which is smaller than the inside diameter of the combustion chamber cross section. The rotation of the gaseous constituents leads to the preheating of the combustion air by striking the combustion chamber wall, improving the heat transfer by whirling, disc flushing, centering of the flame in the center of the combustion chamber and thus avoiding the wall contact and to increase the residence time. The proportionate radial air supply into the ember bed serves to avoid lack of air in the flame center. An additional preheating of the combustion air takes place by arranging the air ducts in or behind the refractory lining.

Description

Feststoffverbrennungsöfen – seien es Kamin-, Kachel, Pelletöfen oder ähnliches – haben durch die Diskussion um nachwachsende Rohstoffe eine Renaissance erfahren. Der Gesetzgeber reagiert darauf mit Einführung neuer, deutlich strengerer Grenzwerte insbesondere für Staub und Kohlenstoffmonoxid, was die Entwickler von Holzöfen mit Naturzug vor große Herausforderungen stellt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Ausbrand von Anlagen, die mit Naturzug, d. h. ohne Gebläse arbeiten, deutlich zu verbessern und damit Emissionen von Kohlenstoffmonoxid (CO), Ruß und Staub zu minimieren.Solid fuel incinerators - whether chimney, tile, pellet stoves or the like - have experienced a renaissance due to the discussion about renewable raw materials. The legislator responds by introducing new, much stricter limit values, in particular for dust and carbon monoxide, which presents the developers of natural-wood wood-burning ovens with major challenges. The object of the present invention is to provide the burn-out of plants that are using Naturzug, d. H. operate without a fan, significantly improve and thus minimize emissions of carbon monoxide (CO), soot and dust.

Bei industriellen Feuerungsanlagen wie Kohlekraftwerke entsprechen Rostfeuerungen seit Jahrzehnten nicht mehr dem Stand der Technik, sondern wurden durch Staub- oder Wirbelschichtfeuerungen abgelöst. In WO99/05451 wird ein Tangential-Eckenbrenner beschrieben, bei dem Kohlenstaub mit Primärluft auf einen imaginären Kreis in der Brennkammermitte geblasen und ein weiterer Teilluftstrahl außen konzentrisch umhüllend geführt wird, ohne dass mechanische Schwenkeinrichtungen benötigt werden. Dies als Weiterentwicklung von EP22454B1 , in der für Primär- und Sekundärluft jeweils 2 (bei Rezirkulation von Rauchgas gegebenenfalls 3) separate Düsen an den Ecken der Brennkammer angeordnet sind, so dass im Innern die Bildung von NOx durch reduzierende Verhältnisse verringert wird und die Brennkammerwand durch eine oxidierende Atmosphäre gleichzeitig vor Schlackenbildung und Korrosion geschützt werden soll.In industrial furnaces such as coal-fired power stations, grate firing systems have no longer been state-of-the-art for decades, but were replaced by dust or fluidized-bed firing systems. In WO99 / 05451 a tangential corner burner is described in which coal dust is blown with primary air to an imaginary circle in the center of the combustion chamber and another part air jet outside concentrically enveloping out, without mechanical pivoting devices are needed. This as an evolution of EP22454B1 , in which for each primary and secondary air 2 (with recirculation of flue gas optionally 3) separate nozzles are arranged at the corners of the combustion chamber, so that inside the formation of NO x is reduced by reducing conditions and the combustion chamber wall by an oxidizing atmosphere simultaneously should be protected against slagging and corrosion.

Drallbrenner werden in Form von Gas- oder Ölbrenner für Haushaltsfeuerungen ebenfalls seit Jahrezehnten eingesetzt. Meist wird dort die Verbrennungsluft direkt an der Mündung der Brennstoffdüse in Rotation versetzt und durch die entstehende Wirbelströmung eine Rückströmung der Rauchgase induziert. Dieser rückwärts gerichtete Wärmetransport stabilisiert die Flamme; gleichzeitig werden Luft und Brennstoff turbulent vermischt, so dass Emissionen aus unvollständiger Verbrennung (CO und Kohlenwasserstoffe) minimiert werden. Durch den Rücktransport von Rauchgasen und optimaler Vermischung von Luft und Brennstoff werden aber auch Stickoxide beispielsweise bei Gasturbinen wirksam vermindert.Swirl burners have also been used for decades in the form of gas or oil burners for household furnaces. Usually, the combustion air is set in rotation directly at the mouth of the fuel nozzle and induced by the resulting vortex flow, a backflow of the flue gases. This backward heat transport stabilizes the flame; at the same time, air and fuel are mixed turbulently, minimizing emissions from incomplete combustion (CO and hydrocarbons). By the return transport of flue gases and optimum mixing of air and fuel but also nitrogen oxides are effectively reduced, for example, in gas turbines.

Für größere gebläsegestützte Holzfeuerungen werden oft Zyklonbrennkammern eingesetzt, bei denen Holzpartikel < 10 mm meist mit der Primärluft pneumatisch in eine zylinderförmige Brennkammer tangential eingeblasen werden. Die schraubenförmige Bewegung entlang der Brennkammerwand erzeugt ebenfalls eine Rückströmung im Bereich der Mittellinie des Zylinders. Als Vorteile ergeben sich: Geringe CO-Emissionen durch gute Durchmischung, niedrige NOx-Werte durch gleitende Luftstufung, stufenlose Modulation im Teillastbereich möglich, geringer Luftüberschuss und damit höherer Wirkungsgrad. Als Nachteile sind zu nennen: Erosion in der Brennkammer, Verschmutzung des Wärmetauschers durch erhöhte Flugasche-Emissionen, Zusatzbrenner für Anfahrvorgang notwendig, Ascheaustrag aus der Rotations-Brennkammer erschwert, hohe Wandtemperaturen (Wandkühlung nötig). Diese teils mit Überdruck und hohen Zentrifugalkräfte (> 3 bar, > 140 g [ WO001987001432A1 ]) betriebenen industriellen Brennkammern sind jedoch nicht mit Einzelraumfeuerungen zu vergleichen.Cyclone combustion chambers are often used for larger blower-supported wood furnaces, in which wood particles <10 mm are usually pneumatically blown tangentially into a cylindrical combustion chamber with the primary air. The helical movement along the combustion chamber wall also creates a backflow in the region of the center line of the cylinder. The advantages are: Low CO emissions due to good mixing, low NO x values due to sliding air staging, stepless modulation in the partial load range possible, low excess air and thus higher efficiency. The disadvantages include: erosion in the combustion chamber, contamination of the heat exchanger due to increased fly ash emissions, additional burner necessary for starting process, ash discharge from the rotary combustion chamber difficult, high wall temperatures (wall cooling required). These partly with overpressure and high centrifugal forces (> 3 bar,> 140 g [ WO001987001432A1 ]) industrial combustion chambers are not comparable with single room firing.

Bemühungen bei Holzöfen (Einzelraumfeuerungen) in den letzten Jahren zielten darauf ab, durch Aufteilung der Verbrennungsluft in Primär-(Glutbett) und Sekundärluft (Ausbrandzone), durch Ausschamottierung des Feuerraums sowie durch Gestaltung des Brenn- und Rauchgasraums – meist durch Ausbildung von Engstellen und Ausnutzen des dadurch verursachten Düseneffekts – den Ausbrand zu verbessern und die Partikelemissionen zu reduzieren. Beispiel hierfür sind u. a.

  • • Trennung Primär-, Sekundärbrennkammer mit Sekundärluftzufuhr in konisch verlaufender Engstelle, zur Einmischung von Sekundärluft in die Feuerungsgase [ EP0401205B1 ].
  • • Leitplatten zur Führung der Feuerungsgase aus der Glutzone zu den Primärluftöffnungen, die den Leitplatten entgegengerichtet sind, und Feuerschirm unterhalb der Abgasaustritts mit Einbringen der Sekundärluft in der Engestelle [ AT505770B1 ].
  • • Tellerartiges metallenes Brenngestell unter der Glutzone zur Vorwärmung der Verbrennungsluft und Zuführung derselben über einen Ringschlitz am oberen Tellerrand, so dass die Luft über den Umfang verteilt in die Glut strömt; z. T. mit Zwangsführung im Bereich des Schlitzes [ EP0249601B1 ].
  • • Zuluftleitvorrichtung aus Gusseisen im Bereich des Brennkammerbodens teils als Rost ausgeführt und Sekundärluftführung im Bereich der Tür, um eine gleichmäßige Verteilung der Zuluft und eine Scheibenspülung zu erreichen [ AT404873B ].
  • • Festbrennstofffeuerstätte mit spiralförmiger Strömungsführungseinrichtung oberhalb des Brennraums zur Erzeugung einer Drallströmung, um die Verweilzeit und Vermischung zu erhöhen [ DE 10 2008 038 763 B4 ].
  • • Verbrennungsluftzufuhr in den Brennraum erfolgt über mehrere in unterschiedlicher Höhe angeordnete Schlitze in den Kachelofenseitenwänden und der Rückwand [ UMWELT PLUS KACHELOFEN, 2011 ]
  • • Verwirbelung der Schwelgase, die in der Brennstoffschicht über dem Rost gebildet werden, mit von den Seitenwänden konvergent eintretenden Sekundär-Luftstrahlen [ FI 116985B ].
Efforts in wood-burning ovens (individual room firing) in recent years aimed at dividing the combustion air into primary (ember bed) and secondary air (burn-out zone), by Ausschamottierung the firebox and by design of the combustion and flue gas space - usually through the formation of bottlenecks and exploitation the resulting nozzle effect - to improve burnout and reduce particulate emissions. Examples of this include
  • • Separation of primary, secondary combustion chamber with secondary air supply in a conically constricting constriction, for the admixture of secondary air into the combustion gases [ EP0401205B1 ].
  • Guiding plates for guiding the combustion gases from the glow zone to the primary air openings, which are directed opposite to the guide plates, and fire screen below the exhaust gas outlet with introduction of the secondary air in the enclosure AT505770B1 ].
  • • plate-like metal burning frame under the Glutzone for preheating the combustion air and feeding the same through a ring slot at the top of the plate, so that the air distributed over the circumference flows into the glow; z. T. with positive guidance in the region of the slot EP0249601B1 ].
  • • Cast iron inlet air duct in the area of the combustion chamber floor, partly designed as a grate, and secondary air ducting in the area of the door, in order to achieve an even distribution of the supply air and a window washer [ AT404873B ].
  • Solid fuel furnace with helical flow guide above the combustion chamber to create a swirl flow to increase residence time and mixing [ DE 10 2008 038 763 B4 ].
  • • Combustion air is fed into the combustion chamber via several slits arranged at different heights in the tiled sidewalls and the rear wall [ ENVIRONMENT PLUS KACHELOFEN, 2011 ]
  • Turbulence of the carbonization gases formed in the fuel layer above the grate with secondary air jets converging convergently from the side walls FI 116985B ].

Da die Ursachen für erhöhte CO-Werte eine unzureichende Vermischung von Brennstoff und Luft eine zu geringe Verweilzeit in der Reaktionszone sowie zu niedrige Temperaturen im Brennraum sind, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch geeignete Maßnahmen hinsichtlich der Luftzufuhr und Strömung der Feuerungsgase die Mischung zwischen Brennstoff (Glut und Flüchtigenbestandteile) und Luft zu optimieren, die Wärmeübertragung von Rauchgas an den Brennstoff und die Verbrennungsluft zu verbessern, die Aufenthaltszeit der Feuerungsgas im Brennraum zu erhöhen sowie hohe Feuerungstemperaturen auch über die gesamte Abbrandperiode zu ermöglichen.Since the causes of increased CO values are an insufficient mixing of fuel and air, a too short residence time in the reaction zone and too low temperatures in the combustion chamber, it is an object of the present invention, by suitable measures with regard to the air supply and flow of combustion gases, the mixture between To optimize fuel (embers and volatile components) and air, to improve the heat transfer of flue gas to the fuel and the combustion air to increase the residence time of the combustion gas in the combustion chamber and to allow high firing temperatures throughout the entire combustion period.

Erfindungsgemäß wird das durch die Ansprüche 1 bis 7 gelöst, die ihr Vorbild in Rotationsströmungen, wie sie in Drall-, Zyklon- und Tangentialfeuerungen zum Einsatz kommen, haben. Im Unterschied zu den bekannten technischen Verfahren wird der Impuls zur Ausbildung einer Rotationsströmung jedoch ohne technische Hilfsmittel wie Gebläse u. ä. erzeugt.According to the invention is achieved by the claims 1 to 7, which have their role in rotational flows, as they come in swirl, cyclone and tangential firing used. In contrast to the known technical methods, the impulse to form a rotational flow, however, without technical aids such as blowers u. ä. generated.

Erreicht wird die Ausbildung einer Rotationsströmung, dadurch dass die Verbrennungsluft sowohl über den Umfang (Anspruch 3) der – nicht notwendigerweise zylinderförmigen – Brennkammer als auch über die Höhe (Anspruch 4) verteilt tangential (Anspruch 1) zugeführt wird. Dadurch wird die Flamme in Rotation versetzt, was die Gasverweilzeit erhöht, die Mischung von Brennstoff und Luft fördert und durch Rückström- und Rückstrahleffekte den Wärmeaustausch fördert. Außerdem wird durch die über den Umfang verteilt angeordneten Lufteinlässe die Bildung kalter Zonen vermieden, wie sie bei einseitiger Zufuhr zu beobachten sind. Das tangentiale Einbringen entlang eines Kreisumfangs kleiner als die Abmessungen des Ofens (Anspruch 2) verhindert, dass die Flammen an die Wand schlagen, was bei herkömmlichen Feuerungen zu Ruß- und CO-Bildung führt. Gleichzeitig wird die Luft hierdurch sowie durch Führung vor der Brennkammer entlang der Wand (Anspruch 5) vorgewärmt, was Wirkungsgrad und Ausbrand steigert. Die Kombination von radialer und tangentialer Einbringung von (Primär) Luft ins Glutbett (Anspruch 1) stellt gleichzeitig sicher, dass im Zentrum des Feuerraums oxidierende Verhältnisse herrschen, ohne dass die Rotationsströmung wesentlich beeinträchtigt wird. Der Verzicht auf zusätzliche Einbauten zur Luftführung führt dabei zu einer robusten einfachen Ofengeometrie.The formation of a rotational flow, characterized in that the combustion air is distributed both tangentially (claim 1) both over the circumference (claim 3) of the - not necessarily cylindrical - combustion chamber and over the height (claim 4) is supplied. This causes the flame to rotate, which increases the gas residence time, promotes the mixing of fuel and air, and promotes heat exchange through backflow and return effects. In addition, the distributed over the circumference arranged air inlets the formation of cold zones is avoided, as can be observed in one-sided supply. The tangential introduction along a circumference smaller than the dimensions of the furnace (claim 2) prevents the flames hit the wall, resulting in conventional firing to soot and CO formation. At the same time the air is preheated thereby and by guiding in front of the combustion chamber along the wall (claim 5), which increases efficiency and burnout. At the same time, the combination of radial and tangential introduction of (primary) air into the ember bed (claim 1) ensures that oxidizing conditions prevail in the center of the firebox without the rotational flow being significantly impaired. The absence of additional internals for air flow leads to a robust simple furnace geometry.

Im folgenden wird das Verhalten einer Feuerung im Chargenbetrieb vorgestellt, wie es charakteristisch für handbeschickte Holzöfen ist. Anhand von CO-Messwerten wird dann die Verbesserung an einem einfachen Metallofen aufgezeigt, wie sie sich durch die erfindungsgemäße Anwendung der genannten Ansprüche 1–7 ergibt. 1 (Kohlenstoffmonoxidverlauf eines Chargenabbrandes, [ LAUNHARDT ET AL.; 1998 ]) zeigt den typischen Verlauf der CO-Konzentration einer handbeschickten Feuerungsanlage. Die Holzauflage erfolgte im kalten Zustand eines Kachelofeneinsatzes. In der Anbrandphase (I) sind – bedingt durch den hohen Luftüberschuss sowie die Vorwärmung und Trocknung des Holzes – hohe CO-Werte zu beobachten. Erst nach etwa 30 min sinken die Werte stark: Der Brennstoff hat Feuer gefangen und brennt ab (stationärer Abbrand II). Zu Ende dieser Phase (Flammen erloschen) ist eine erneute Zunahme der CO-Emissionen zu verzeichnen: Bei hohem Zug nimmt die Gastemperatur in Folge der ungedrosselten Luftzufuhr deutlich ab, was die Umwandlung des CO, welches in der Ausbrandphase (Glut III) aus der Holzkohle primär gebildet wird, zu CO2 stark behindert.In the following, the behavior of a furnace in batch operation is presented, as it is characteristic of hand-fed wood stoves. On the basis of CO measured values, the improvement is then shown on a simple metal furnace, as it results from the inventive application of the aforementioned claims 1-7. 1 (Carbon monoxide course of a batch burn-up, [ LAUNHARDT ET AL .; 1998 ]) shows the typical course of the CO concentration of a hand-fed furnace. The wood support was in the cold state of a tiled stove insert. Due to the high excess of air as well as the preheating and drying of the wood, high CO values can be observed during the firing phase (I). Only after about 30 minutes, the values fall sharply: The fuel has caught fire and burns off (stationary burnup II). At the end of this phase (flames extinguished), a further increase in CO emissions can be observed: at high draft, the gas temperature decreases significantly as a result of the unthrottled air supply, which is the conversion of CO, which in the burnout phase (Glut III) from the charcoal is primarily formed, severely hampered to CO 2 .

2 (CO-Konzentrationen (nur Abbrandperiode), normiert auf die Abbrandzeit tA) veranschaulicht diese CO-Messwerte normiert über die Abbrandphase (A) im Vergleich zur vorliegenden Erfindung (untere, durchgezogene Linie, (Erfindung E)). Deutlich zu erkennen sind bei der erfindungsgemäßen Konfiguration erheblich niedrigere CO-Gehalte während der gesamten Abbrandperiode. 2 (CO concentrations (burnup period only) normalized to burning time t A ) illustrates these CO measured values normalized over burnup phase (A) compared to the present invention (lower solid line, (invention E)). Clearly visible in the configuration according to the invention are significantly lower CO contents during the entire combustion period.

Der in 3 (Variation der Luftzufuhr (gesamter Verbrennungsprozess)) dargestellte Vergleich unterschiedlicher Variationen der Luftzufuhr unterstreicht die Eignung der Erfindung zur CO-Minderung: Wird die Luft über die gesamten Höhe des Ofens radial zugeführt (Konfiguration R), so dass keinerlei Rotation – weder der Luft noch der Verbrennungsgase – entsteht, sind merklich höhere CO-Emissionen zu messen. Die im Vergleich zu den Literaturdaten des Kachelofens (1) am Ende deutlich steigenden Werte sind typisch für Kaminöfen und auf die fehlende Ausmauerung resp. Speichermasse zurückzuführen, so dass die Rauchgase schneller abkühlen, nachdem die Flammen erloschen sind (Die vorliegenden Messdaten wurden an einem einfachen 3 mm starken Stahlofen ermittelt, der mit flexiblen Luftdüsen ausgestattet war).The in 3 (Variation of the air supply (total combustion process)) illustrated comparison of different variations of the air supply highlights the suitability of the invention for CO reduction: If the air over the entire height of the furnace supplied radially (configuration R), so that no rotation - neither the air Combustion gases are produced, markedly higher CO emissions are to be measured. The compared to the literature data of the tiled stove ( 1 ) at the end clearly rising values are typical for stoves and on the missing lining resp. Storage mass so that the flue gases cool more quickly after the flames have extinguished (the present data were obtained from a simple 3 mm steel furnace equipped with flexible air jets).

Wird die Primärluft erfindungsgemäß nach Anspruch 1 (Kombination radial/tangential) – Konfiguration RT – ins Glutbett gebracht, erfolgt der Anbrand wesentlich effizienter, wie die dargestellten CO-Werte zeigen. Darüber hinaus verläuft auch der Abbrand auf deutlich tieferem Niveau. Dadurch dass die Sekundärluft nach Anspruch 1 komplett tangential zugeführt wird, erwärmt sie sich durch die Rückstrahlung der Wände bzw. durch Vorbeistreichen an denselbigen, so dass im Ausbrand kein derart ausgeprägter Peak wie bei Konfiguration A (radial) zu beobachten ist. Die Vorwärmung durch Luftführung nach Anspruch 5 verhindert ebenfalls die Abkühlung der Verbrennungsgase noch bevor sie vollständig oxidiert sind.If, according to the invention, the primary air is brought into the ember bed according to claim 1 (combination radial / tangential) -configuration RT-firing takes place considerably more efficiently, as shown by the CO values shown. In addition, the burn-up is at a much lower level. The fact that the secondary air is supplied completely tangentially according to claim 1, it heats up by the reflection of the walls or by pasting the same, so that in the burnout no such pronounced peak as in configuration A (radial) is watching. The preheating by air duct according to claim 5 also prevents the cooling of the combustion gases before they are completely oxidized.

Die Luftzufuhr nach Anspruch 2 stellt sicher, dass die rotierende Flamme nicht umlaufend gegen die deutlich kältere Wand gedrückt und durch den Kontakt abgequencht wird; Ruß- und CO-Bildung werden hierdurch wirkungsvoll vermindert. Ebenso führt die Anordnung nach Anspruch 3 zur Zentrierung der Flamme im Feuerraum. Wandkontakt und Verrußung von Wand bzw. Scheibe (Anspruch 7) werden dadurch weitestgehend unterbunden.The air supply according to claim 2 ensures that the rotating flame is not pressed circumferentially against the much colder wall and quenched by the contact; Carbon black and CO formation are thereby effectively reduced. Likewise, the arrangement according to claim 3 for centering the flame in the furnace. Wall contact and fouling of wall or disc (claim 7) are thereby largely prevented.

4 zeigt ein Beispiel für die Ausgestaltung des Ofenlängsschnitts: Die Luftzufuhr (1) erfolgt in der Ofenwandung (5) und wird auf mehrere Ebenen (2/3 und 4) verteilt. 4 shows an example of the configuration of the furnace longitudinal section: The air supply ( 1 ) takes place in the furnace wall ( 5 ) and is spread over several levels ( 2 / 3 and 4 ).

5 und 6 zeigt ein Beispiel für die Ausgestaltung des Ofenquerschnitts: Im Bereich der Glutzone wird die Primärluft in einen tangentialen (2) und radialen (3) Anteil aufgeteilt. Darüber (Sekundärluft) erfolgt die Luftzufuhr tangential (4) entlang eines imaginären Kreises, der kleiner als die Abmessungen der Brennkammer ist. 5 and 6 shows an example of the design of the furnace cross-section: in the area of the glowing zone, the primary air is transformed into a tangential ( 2 ) and radial ( 3 ) Share divided. Above (secondary air), the air supply is tangential ( 4 ) along an imaginary circle that is smaller than the dimensions of the combustion chamber.

Insgesamt ergeben sich durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer kombinierten radialtangentialen Luftzufuhr folgende Vorteile:

  • 1. Vorwärmen der Verbrennungsluft durch Entlangstreichen an der Brennkammerwand (Ansprüche 1 und 5)
  • 2. Verbesserung der Wärmeübertragung durch Wirbelbewegung (Ansprüche 1 und 3)
  • 3. Scheibenspülung (Anspruch 7)
  • 4. Zentrierung der Flamme in der Brennkammermitte, Vermeidung Wandkontakt (Ansprüche 1, 2, 3, 4 und 6)
  • 5. Vermeidung von Luftmangel im Flammenzentrum durch anteilig radiale Luftzufuhr in das Glutbett (Anspruch 1)
  • 6. Erhöhung der Verweilzeit durch rotierende Rauchgas- und Luftströmung (Ansprüche 1, 3, 4 und 6)
Overall, the following advantages result from the use according to the invention of a combined radial tangential air supply:
  • 1. preheating the combustion air by striking along the combustion chamber wall (claims 1 and 5)
  • 2. Improvement of heat transfer by whirling (claims 1 and 3)
  • 3. Disc flushing (claim 7)
  • 4. Centering of the flame in the combustion chamber center, avoiding wall contact (claims 1, 2, 3, 4 and 6)
  • 5. Avoidance of lack of air in the flame center by proportional radial air supply into the ember bed (claim 1)
  • 6. Increasing the residence time by rotating flue gas and air flow (claims 1, 3, 4 and 6)

ReferencesReferences

  • LAUNHARDT, T.; HURM, R.; SCHMID, V.; LINK, H. (10/1998): „Dioxin- und PAK-Konzentrationen in Abgas und Aschen von Stückholzfeuerungen”; Materialien Nr. 142, Bayerisches Staatsministerium für Landesentwicklung und Umweltfragen . LAUNHARDT, T .; HURM, R .; SCHMID, V .; LINK, H. (10/1998): "Dioxin and PAH Concentrations in Exhaust and Ash of Log Firings"; Materials No. 142, Bavarian State Ministry of Regional Development and Environmental Affairs ,
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • EP 0401205 B1 [0005] EP 0401205 B1 [0005]
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  • LAUNHARDT ET AL.; 1998 [0009] LAUNHARDT ET AL .; 1998 [0009]

Claims (7)

Luftzufuhr für einen Verbrennungsofen für stückigen Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft oberhalb des Glutbetts (Sekundärluft) überwiegend tangential in den Brennraum eingebracht wird (4), während im Bereich Glutzone (Primärluft) die Lufteinlässe (1) kombiniert tangential/radial (2 + 3) angeordnet sind, sofern der Brennraum über keine axialen Lufteinlässe wie beispielsweise bei einer Rostfeuerung verfügt; der Begriff „tangential” beinhaltet ebenfalls eine spiralförmig und/oder schraubenförmige Anordnung der Luftzufuhr.Air supply for a combustion furnace for particulate fuel, characterized in that the air above the ember bed (secondary air) is introduced predominantly tangentially into the combustion chamber ( 4 ), while in the Glutzone (primary air) area the air intakes ( 1 ) combines tangential / radial ( 2 + 3 ) are arranged, provided that the combustion chamber has no axial air inlets such as in a grate firing; The term "tangential" also includes a spiral and / or helical arrangement of the air supply. Luftzufuhr nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Luft tangential zu einem Kreis in den Brennraum eingebracht wird, der kleiner als die lichte Weite des Brennraumquerschnitts ist.Air supply according to claim 1, characterized in that the air is introduced tangentially to a circle in the combustion chamber, which is smaller than the inside diameter of the combustion chamber cross-section. Luftzufuhr nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lufteinlässe über den Umfang einer Ebene des Brennraums verteilt angeordnet sind.Air supply according to claim 1 and 2, characterized in that a plurality of air inlets are arranged distributed over the circumference of a plane of the combustion chamber. Luftzufuhr nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlässe über mehrere Ebenen des Brennraums – d. h. Primärluft im Bereich des Brennstoff- und Glutbetts sowie Sekundärluft in der Ausbrandzone – verteilt angeordnet sind.Air supply according to claim 1 and 2, characterized in that the air inlets over a plurality of levels of the combustion chamber - ie primary air in the region of the fuel and ember bed and secondary air in the Ausbrandzone - distributed. Luftzufuhr nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte Verbrennungsluft im Bereich der Ofenausmauerung bzw. des Ofengehäuses durch Führung entlang der heißen Ofenwandung (5) vorgewärmt wird.Air supply according to one of the preceding claims, characterized in that the supplied combustion air in the region of the Ofenausmauerung or the furnace housing by guiding along the hot furnace wall ( 5 ) is preheated. Luftzufuhr nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlässe einen zylinder- und/oder kegelschnittartigen und/oder schlitzförmigen Querschnitt aufweisen.Air supply according to one of the preceding claims, characterized in that the air inlets have a cylindrical and / or conic-like and / or slot-shaped cross-section. Luftzufuhr nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Ofentür ein oder mehrere Lufteinlässe unmittelbar vor und/oder im Türrahmen, so angeordnet sind, dass die zugeführte Verbrennungsluft einen tangentialen Luftschleier vor der Tür bildet und der Scheibenspülung dient.Air supply according to one of the preceding claims, characterized in that in the region of the oven door one or more air inlets immediately before and / or in the door frame, are arranged so that the supplied combustion air forms a tangential air curtain in front of the door and the disk rinsing.
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